(57)【要約】【課題】一方の振動が他方に伝わらないように２つの物体を結合する装置を提供する。【解決手段】この露光装置は、投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）との間を液体（５０）で満たし、投影光学系（ＰＬ）と液体（５０）とを介して基板（Ｐ）上にパターン像を投影することによって基板（Ｐ）を露光する露光装置であって、投影光学系（ＰＬ）は、液体（５０）と接する光学部材（６０）を含む第１群（６０）と、その第１群（６０）とは異なる第２群（ＭＰＬ）とを含み、第１群（６０）は第１支持部材に支持され、第２群（ＭＰＬ）は第１支持部材とは異なる第２支持部材に分離して支持されている。【選択図】図１
2010219558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光学系と基板との間を液体で満たし、前記投影光学系と前記液体とを介して前記基板上にパターン像を投影することによって前記基板を露光する露光装置であって、
前記投影光学系は、前記液体と接する光学部材を含む第１群と、その第１群とは異なる第２群とを含み、
前記第１群は、第１支持部材に支持され、
前記第２群は、前記第１支持部材とは異なる第２支持部材に分離して支持される。
【請求項２】
請求項１記載の露光装置であって、
前記第１支持部材と前記第２支持部材とは、互いに振動が伝わらないように分離している。
【請求項３】
請求項１記載の露光装置であって、
前記基板を保持して移動する基板ステージと、
前記基板ステージを移動可能に非接触支持する第１ベース部材とを備え、
前記第１支持部材は、前記第１ベース部材に取り付けられている。
【請求項４】
請求項１記載の露光装置であって、
前記基板を保持して移動する基板ステージと、
前記基板ステージを移動可能に非接触支持する第１ベース部材と、
前記第１ベース部材を支持する第２ベース部材とを備え、
前記第１支持部材は、前記第２ベース部材に取り付けられている。
【請求項５】
請求項４記載の露光装置であって、
前記第１ベース部材と前記第２ベース部材とは、互いに振動が伝わらないように分離している。
【請求項６】
請求項１記載の露光装置であって、
前記第１支持部材は、前記第１群を非接触で支持する。
【請求項７】
請求項１記載の露光装置であって、
前記第１群と前記第２群との位置関係を計測する計測装置を備える。
【請求項８】
請求項７記載の露光装置であって、
前記計測装置の計測結果に基づいて、前記第１群と前記第２群との位置関係を調整するために前記第１群と前記第２群とを相対的に動かす駆動機構を備える。
【請求項９】
請求項７記載の露光装置であって、
前記光学部材は、レンズを含む。
【請求項１０】
請求項７記載の露光装置であって、
前記光学部材は、平行平面板を含む。
【請求項１１】
請求項７記載の露光装置であって、
前記基板の露光中、前記基板上の一部のみに液浸領域が形成される。
【請求項１２】
請求項１記載の露光装置であって、
前記第１群を動かす駆動機構を備える。
【請求項１３】
請求項１記載の露光装置であって、
前記光学部材は、レンズを含む。
【請求項１４】
請求項１記載の露光装置であって、
前記光学部材は、平行平面板を含む。
【請求項１５】
請求項１記載の露光装置であって、
前記基板の露光中、前記基板上の一部のみに液浸領域が形成される。
【請求項１６】
投影光学系と基板との間を液体で満たし、前記基板上の一部に液浸領域を形成して、前記投影光学系と前記液体とを介して前記基板上にパターン像を投影することによって前記基板を露光する露光装置であって、
前記投影光学系は、前記液体と接する光学部材を含む第１群と、その第１群とは異なる第２群とを含み、
前記第１群を動かす駆動機構により前記第２群に対する前記第１群の位置調整を行う。
【請求項１７】
デバイス製造方法であって、
請求項１記載の露光装置を用いる。
【請求項１８】
デバイス製造方法であって、
請求項１６記載の露光装置を用いる。
【請求項１９】
第１物体と第２物体とを結合する結合装置であって、
前記第１物体と前記第２物体とを結合するパラレルリンク機構と、
前記第１物体及び前記第２物体のうちの一方の振動が他方に伝わらないように、前記パラレルリンク機構に内蔵された防振機構と、を備える。
【請求項２０】
請求項１９記載の結合装置であって、
前記防振機構は、前記一方の振動を吸収するためのカウンタマスを備える。
【請求項２１】
投影光学系と基板との間の液体で満たし、前記投影光学系と前記液体とを介して前記基板上にパターンの像を投影することによって前記基板を露光する露光装置であって、
前記投影光学系は、前記液体と接する光学部材を含む第１群と、その第１群と前記パターンとの間に配置される第２群とを含み、
前記露光装置は、
前記第１群を保持する第１保持部材と、
前記第１保持部材とは分離して、前記第２群を保持する第２保持部材と、
前記第１保持部材と前記第２保持部材とを支持するフレーム部材と、を備える。
【請求項２２】
請求項２１記載の露光装置であって、
前記第１保持部材と前記フレーム部材とを連結するための連結手段を備える。
【請求項２３】
請求項２２記載の露光装置であって、
前記連結手段は、パラレルリンク機構を備える。
【請求項２４】
請求項２２記載の露光装置であって、
前記連結手段は、前記第１保持部材及び前記フレーム部材のうちの一方の振動が他方に伝わらないようにするための防振機構を備える。
【請求項２５】
請求項２４記載の露光装置であって、
前記防振機構は、能動的に防振を行う。
【請求項２６】
請求項２４記載の露光装置であって、
前記防振機構は、装置自身の動作に応じて防振を行う。
【請求項２７】
請求項２４記載の露光装置であって、
前記防振機構は、複数の物理量の少なくとも一部を検出し、その検出された物理量に基づいて防振を行う。
【請求項２８】
請求項２４記載の露光装置であって、
前記防振機構は、前記一方の振動を吸収するカウンタマスを備える。
【請求項２９】
請求項２８記載の露光装置であって、
前記連結手段は、前記第１保持部材に連結された第１連結部材と、前記フレーム部材に連結された第２連結部材とを有し、
前記第１、第２連結部材と前記カウンタマスとは、共通の所定方向に相対移動可能であり、前記所定方向と異なる方向には機械的に案内される。
【請求項３０】
請求項２９記載の露光装置であって、
前記所定方向と異なる方向には、エアガイドを用いて案内される。
【請求項３１】
請求項２２記載の露光装置であって、
前記連結手段は、前記第１保持部材に連結された第１連結部材と、前記フレーム部材に連結された第２連結部材と、を備える。
【請求項３２】
請求項３１記載の露光装置であって、
前記第１連結部材と前記第２連結部材とは、非接触に連結される。
【請求項３３】
請求項３１記載の露光装置であって、
前記第１連結部材と前記第２連結部材との間の空間は、陽圧化または負圧化される。
【請求項３４】
請求項３１記載の露光装置であって、
前記連結手段は、前記第１連結部材と前記第２連結部材とをローレンツ力を用いて相対的に移動させることによって伸縮可能である。
【請求項３５】
請求項２２記載の露光装置であって、
前記連結手段は、伸縮可能である。
【請求項３６】
請求項２２記載の露光装置であって、
前記連結手段を伸縮させることによって、前記第１群の姿勢を制御し、前記投影光学系を介して形成されるパターンの像を調整する。
【請求項３７】
請求項３１記載の露光装置であって、
前記パターンの像の制御は、像面、像位置、及びディストーションのうちの少なくとも１つを制御する。
【請求項３８】
請求項３６記載の露光装置であって、
前記第１群の位置情報を計測する計測手段を備え、
前記連結手段は、前記計測手段の計測結果に基づいて前記第１群の姿勢を制御する。
【請求項３９】
請求項２１記載の露光装置であって、
前記第１群の位置を計測する計測手段を備える。
【請求項４０】
請求項３９記載の露光装置であって、
前記計測手段は、前記第１保持部材の位置を計測する干渉計システムを備える。
【請求項４１】
請求項３９記載の露光装置であって、
前記計測手段は、前記第１保持部材と前記第２保持部材との位置関係を計測する。
【請求項４２】
請求項３９記載の露光装置であって、
前記計測手段で計測される位置情報に基づいて、前記第１群の姿勢が調整される。
【請求項４３】
請求項２１記載の露光装置であって、
前記光学部材は、レンズを含む。
【請求項４４】
請求項２１記載の露光装置であって、
前記光学部材は、平行平面板を含む。
【請求項４５】
請求項２１記載の露光装置であって、
前記基板の露光中、前記基板上の一部のみに液浸領域が形成される。
【請求項４６】
デバイス製造方法であって、
請求項２１記載の露光装置を用いる。
【請求項４７】
投影光学系と液体とを介して基板上に露光光を照射することによって前記基板を露光する露光装置であって、
前記投影光学系は、前記液体と接する光学部材を含む第１群と、その第１群と前記パターンとの間に配置される第２群とを含み、
前記露光装置は、
前記第１群を保持する第１保持部材と、
前記第１保持部材とは分離して、前記第２群を保持する第２保持部材と、
前記第１保持部材を支持するためのフレーム部材と、
前記第１保持部材と前記フレーム部材の少なくとも一方の振動を抑制するための防振機構を有し、前記第１保持部材と前記フレーム部材とを連結する連結機構とを備える。
【請求項４８】
請求項４７の露光装置であって、
前記防振機構は、能動的に働く。
【請求項４９】
請求項４７の露光装置であって、
前記防振機構は、受動的に働く。
【請求項５０】
請求項４７の露光装置であって、
前記光学部材は、平行平面板を含む。
【請求項５１】
請求項４７の露光装置であって、
前記光学部材は、レンズを含む。
【請求項５２】
請求項４７の露光装置であって、
前記基板の露光中、前記基板上の一部のみに液浸領域が形成される。
【請求項５３】
デバイス製造方法であって、
請求項４７の露光装置を用いる。
【請求項５４】
投影光学系と液体とを介して基板上に露光光を照射することによって前記基板を露光する露光装置であって、
前記基板の露光中に、前記基板の一部のみに液浸領域を形成する液浸機構を備え、
前記投影光学系は、前記液体と接する光学部材を含む第１群と、その第１群と前記パターンとの間に配置される第２群とを含み、
前記第１群と前記第２群とは振動的に分離して支持されている。
【請求項５５】
請求項５４の露光装置であって、
前記光学部材は、平行平面板を含む。
【請求項５６】
請求項５４の露光装置であって、
前記光学部材は、レンズを含む。
【請求項５７】
デバイス製造方法であって、
請求項５４の露光装置を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二物体を結合する結合装置、投影光学系と基板との間を液体で満たした状態で、投影光学系を介して基板を露光する露光装置、及び、この露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
本願は、２００３年７月９日に出願された特願２００３−２７２６１５号、及び、２００３年７月２８日に出願された特願２００３−２８１１８２号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステージと基板を支持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながらマスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写するものである。近年、デバイスパターンのより一層の高集積化に対応するために投影光学系の更なる高解像度化が望まれている。投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短くなるほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、露光装置で使用される露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大している。そして、現在主流の露光波長は、ＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍであるが、更に短波長のＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍも実用化されつつある。また、露光を行う際には、解像度と同様に焦点深度（ＤＯＦ）も重要となる。解像度Ｒ、及び焦点深度δはそれぞれ以下の式で表される。
Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡ … （１）
δ＝±ｋ２・λ／ＮＡ２ … （２）
ここで、λは、露光波長、ＮＡは、投影光学系の開口数、ｋ１、ｋ２はプロセス係数である。（１）式、（２）式より、解像度Ｒを高めるために、露光波長λを短くして、開口数ＮＡを大きくすると、焦点深度δが狭くなることが分かる。
【０００３】
焦点深度δが狭くなり過ぎると、投影光学系の像面に対して基板表面を合致させることが困難となり、露光動作時のフォーカスマージンが不足する恐れがある。そこで、実質的に露光波長を短くして、且つ焦点深度を広くする方法として、例えば、国際公開第９９／４９５０４号パンフレット（特許文献１）に開示されている液浸法が提案されている。この液浸法は、投影光学系の下面と基板表面との間を水や有機溶媒等の液体で満たし、液体中での露光光の波長が、空気中の１／ｎ（ｎは液体の屈折率で通常１．２〜１．６程度）になることを利用して解像度を向上するとともに、焦点深度を約ｎ倍に拡大するというものである。なお、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、上記文献１の記載内容を援用して本文の記載の一部とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第９９／４９５０４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、投影光学系の最も基板側の光学部材の端面（終端面）と基板表面との間に液体を満たした状態においては、基板を保持する基板ステージの移動等によって生じる振動が液体を介してその終端の光学部材に伝わり、投影光学系と液体とを介して基板上に投影されるパターン像が劣化してしまう可能性がある。また、その液体の圧力変化により、投影光学系に力が加わり、投影光学系が変動して基板上に投影されるパターン像が劣化してしまう可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、一方の振動が他方に伝わらないように２つの物体を結合する装置を提供することを第１の目的とする。また、投影光学系と基板との間を液体で満たして露光する際のパターン像の劣化を抑えることができる露光装置、及びこの露光装置を用いるデバイス製造方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は、実施の形態に示す図１〜図１７に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号は、その要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
【０００８】
本発明の第１の態様は、投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）との間を液体（５０）で満たし、投影光学系（ＰＬ）と液体（５０）とを介して基板（Ｐ）上にパターン像を投影することによって基板（Ｐ）を露光する露光装置であって、投影光学系（ＰＬ）は、液体（５０）と接する光学部材（６０）を含む第１群（６０）と、その第１群（６０）とは異なる第２群（ＭＰＬ）とを含み、第１群（６０）は第１支持部材（４７）に支持され、第２群（ＭＰＬ）は第１支持部材（４７）とは異なる第２支持部材（４２）に分離して支持されている。
【０００９】
本態様によれば、投影光学系のうち、液体に接する光学部材を含む第１群と、それとは異なる第２群とを、第１支持部材及び第２支持部材のそれぞれで分離して支持するようにしたので、第１群と第２群とを振動に関して分離することができる。したがって、第１群の振動が第２群に伝わることを防止でき、パターン像の劣化を防止し、高いパターン精度を有するデバイスを製造することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）との間を液体（５０）で満たし、投影光学系（ＰＬ）と液体（５０）とを介して基板（Ｐ）上にパターン像を投影することによって基板（Ｐ）を露光する露光装置であって、投影光学系（ＰＬ）は、液体（５０）と接する光学部材を含む第１群（６０）と、その第１群（６０）とは異なる第２群（ＭＰＬ）とを含み、第１群（６０）を動かす駆動機構（４８）により第２群（ＭＰＬ）に対する第１群（６０）の位置調整を行う。
【００１１】
本態様によれば、投影光学系のうちの液体に接する光学部材を含む第１群を、その第１群とは異なる第２群に対して所望の位置に位置決めできるので、投影光学系と基板との間に液体が満たされていても、パターン像の劣化が防止され、高い精度を有するデバイスを製造することができる。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第１物体（ＬＳ２）と第２物体（１０８）とを結合する結合装置（１６０）であって、第１物体（ＬＳ２）と第２物体（１０８）とを結合するパラレルリンク機構（１６０、１６１）と、第１物体（ＬＳ２）及び第２物体（１０８）のうちの一方の振動が他方に伝わらないように、パラレルリンク機構（１６０、１６１）に内蔵された防振機構（１６７、１７２、１７３、１７４）とを備える。
【００１３】
本態様によれば、第１物体と第２物体とを、防振機構を内蔵したパラレルリンク機構で結合することで、一方の振動（変動）が他方に伝わることを防止できる。また、パラレルリンク機構を駆動することで、第１物体と第２物体との相対位置の維持・調整を行うことができる。
【００１４】
本発明の第４の態様は、投影光学系（ＰＬ２）と基板（Ｐ２）との間の少なくとも一部を液体（１０１）で満たし、投影光学系（ＰＬ２）と液体（１０１）とを介して基板（Ｐ２）上にパターンの像を投影することによって基板（Ｐ２）を露光する露光装置（ＥＸ２）において、投影光学系（ＰＬ２）は、液体（１０１）と接する光学部材を少なくとも含む第１群（１０２）と、その第１群（１０２）とパターンとの間に配置される第２群（ＭＰＬ２）とを含み、前記露光装置は、第１群（１０２）を保持する第１保持部材（ＬＳ２）と、第１保持部材（ＬＳ２）とは分離して、第２群（ＭＰＬ２）を保持する第２保持部材（ＰＫ２）と、第１保持部材（ＬＳ２）と第２保持部材（ＰＫ２）とを支持するフレーム部材（１０８）とを備える。
【００１５】
本態様によれば、液体と接する光学部材を含む第１群とそれとは異なる第２群とを、第１保持部材及び第２保持部材のそれぞれで分離して保持するようにしたので、第１群と第２群とを振動に関して分離することができる。したがって、液体に起因する第１群を保持する第１保持部材の振動が第２群を保持する第２保持部材に伝わることを防止でき、パターンの像の劣化を防止し、高いパターン精度を有するデバイスを製造することができる。
【００１６】
また、例えば基板ステージの位置情報を計測するための干渉計システムの参照鏡（固定鏡）が第２保持部材に取り付けられている構成の場合、第２保持部材に振動が伝わらないようにすることで、基板ステージの位置情報の計測やその計測結果に基づく位置制御を精度良く行うことができる。
【００１７】
本発明の第５の態様は、投影光学系（ＰＬ２）と液体（１０１）を介して基板（Ｐ２）上に露光光を照射することによって基板を露光する露光装置（ＥＸ２）であって、投影光学系（ＰＬ２）は、液体（１０１）と接する光学部材を含む第１群（１０２）と、その第１群とパターンとの間に配置される第２群（ＭＰＬ２）とを含み、露光装置（ＥＸ２）は、第１群（１０２）を保持する第１保持部材（ＬＳ２）と、第１保持部材（ＬＳ２）とは分離して、第２群（ＭＰＬ２）を保持する第２保持部材（ＰＫ２）と、第１保持部材（ＬＳ２）を支持するためのフレーム部材（１０８）と、第１保持部材（ＬＳ２）とフレーム部材（１０８）の少なくとも一方の振動を抑制するための防振機構（１６１）を有し、第１保持部材とフレーム部材とを連結する連結機構（１６０）とを備える。
【００１８】
本態様によれば、液体と接する光学部材を含む第１群とそれとは異なる第２群とを、第１保持部材及び第２保持部材のそれぞれで分離して保持するようにしたので、第１群と第２群とを振動に関して分離することができる。したがって、例えば液体に起因する第１群を保持する第１保持部材の振動が第２群を保持する第２保持部材に伝わることを防止でき、パターンの像の劣化を防止し、高いパターン精度を有するデバイスを製造することができる。
【００１９】
本発明の第６の態様は、投影光学系（ＰＬ２）と液体（１０１）とを介して基板（Ｐ２）上に露光光を照射することによって基板を露光する露光装置（ＥＸ２）において、基板（Ｐ）の露光中に、基板（Ｐ）上の一部のみに液浸領域（ＡＲ２）を形成する液浸機構（１１０，１２０）を備え、投影光学系（ＰＬ２）は、液体と接する光学部材を含む第１群（１０２）と、その第１群とパターンとの間に配置される第２群（ＭＰＬ２）とを含み、第１群（１０２）と第２群（ＭＰＬ２）とは振動的に分離して支持されている。
【００２０】
本態様によれば、液体と接する光学部材を含む第１群とそれとは異なる第２群とが振動に関して分離して支持されているので、例えば液体に起因する第１群の振動が第２群に伝わることを防止でき、パターンの像の劣化を防止し、高いパターン精度を有するデバイスを製造することができる。
【００２１】
また、本発明の第７の態様は、デバイス製造方法であって、上記記載の露光装置（ＥＸ）を用いる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の露光装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】投影光学系の先端部と液体供給装置及び液体回収装置との位置関係を示す図である。
【図３】供給ノズル及び回収ノズルの配置例を示す図である。
【図４】投影光学系の支持構造の第１の実施形態を示す概略図である。
【図５】第１群の支持構造の一例を示す概略図である。
【図６】投影光学系の支持構造の第２の実施形態を示す概略図である。
【図７】本発明の露光装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【図８】投影光学系の先端部と液体供給機構及び液体回収機構との位置関係を示す図である。
【図９】供給ノズル及び回収ノズルの配置例を示す図である。
【図１０】結合装置を示す概略斜視図である。
【図１１】結合装置を構成するリンク部の断面図である。
【図１２】第１群の位置情報を計測する計測手段を示す概略構成図である。
【図１３】干渉計の一例を示す図である。
【図１４】図１３に示すダブルパス干渉計の特徴を説明するための模式図である。
【図１５】干渉計の光路を示す模式図である。
【図１６】第１群の位置情報を計測する計測手段の他の実施例を示す図である。
【図１７】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の露光装置及びデバイス製造方法について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は、以下の各実施形態に限定されるものではなく、例えば、これら実施形態の構成要素同士を適宜組み合わせてもよい。
【００２４】
（露光装置の第１実施形態）
図１は、本発明に係る露光装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。
図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐに投影露光する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。
【００２５】
ここで、本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は、半導体ウエハ上にレジストを塗布したものを含み、「マスク」は、基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。
【００２６】
本実施形態の露光装置ＥＸは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であって、基板Ｐ上に液体５０を供給する液体供給装置１と、基板Ｐ上の液体５０を回収する液体回収装置２とを備えている。露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に転写している間、液体供給装置１から供給した液体５０により投影光学系ＰＬの投影領域を含む基板Ｐ上の一部に液浸領域を形成する。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子６０の先端面（最下面）７と基板Ｐの表面との間を局所的に液体５０で満たし、この投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体５０及び投影光学系ＰＬを介してマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影することによって基板Ｐを露光する。
【００２７】
照明光学系ＩＬは、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明するものであり、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。マスクＭ上の所定の照明領域は照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザ光を用いる。
【００２８】
マスクステージＭＳＴは、マスクＭを支持するものであって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわち、ＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。マスクステージＭＳＴは、リニアモータ等のマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤにより駆動される。マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤは、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。マスクステージＭＳＴ上のマスクＭの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計によりリアルタイムで計測され、計測結果は、制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動することでマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭの位置決めを行う。
【００２９】
投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンを所定の投影倍率βで基板Ｐに投影露光するものであって、複数の光学素子（レンズ）で構成されており、これら光学素子は鏡筒ＰＫで支持されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４あるいは１／５の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。
【００３０】
投影光学系ＰＬは、その先端側（基板Ｐ側）に配置され、液体５０と接する光学部材を含む光学素子（第１群）６０と、光学素子６０とマスクＭとの間に配置された複数の光学素子を含む投影光学系本体（第２群）ＭＰＬとを有している。投影光学系本体ＭＰＬは鏡筒ＰＫに支持されており、光学素子６０は、鏡筒ＰＫから分離して支持されている。光学素子６０及び投影光学系本体ＭＰＬの支持構造の詳細に関しては後述する。なお、本実施形態において、第１群を構成する光学素子６０は、１つの光学部材（レンズ）により構成されているものとする。
【００３１】
基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基板ホルダを介して保持するＺステージ５１と、Ｚステージ５１を支持するＸＹステージ５２とを備えている。Ｚステージ５１及びＸＹステージ５２を含む基板ステージＰＳＴは、ステージベース５３に支持されている。基板ステージＰＳＴは、リニアモータ等の基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤにより駆動される。基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤは、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。Ｚステージ５１を駆動することにより、Ｚステージ５１に保持されている基板ＰのＺ軸方向における位置（フォーカス位置）、及びθＸ、θＹ方向における位置が制御される。また、ＸＹステージ５２を駆動することにより、基板ＰのＸＹ方向における位置（投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行な方向の位置）が制御される。すなわち、Ｚステージ５１は、基板Ｐのフォーカス位置及び傾斜角を制御して基板Ｐの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬの像面に合わせ込み、ＸＹステージ５２は、基板ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。なお、ＺステージとＸＹステージとを一体的に設けてよいことは言うまでもない。
【００３２】
基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５１）上には基板ステージＰＳＴと一体的に移動する移動鏡５４が設けられている。また、移動鏡５４に対向する位置にはレーザ干渉計５５が設けられている。基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの２次元方向の位置、及び、回転角は、レーザ干渉計５５によりリアルタイムで計測され、計測結果は、制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計５５の計測結果に基づいて、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動することで基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐの位置決めを行う。
【００３３】
露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの先端面（光学素子６０の先端面）７と基板Ｐとの間の空間５６に所定の液体５０を供給する液体供給装置１と、空間５６の液体５０を回収する液体回収装置２とを備えている。液体供給装置１は、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の少なくとも一部を液体５０で満たすためのものであって、液体５０を収容するタンク、加圧ポンプなどを備えている。液体供給装置１には供給管３の一端部が接続され、供給管３の他端部には供給ノズル４が接続されている。液体供給装置１は、供給管３及び供給ノズル４を介して空間５６に液体５０を供給する。
【００３４】
液体回収装置２は、吸引ポンプ、回収した液体５０を収容するタンクなどを備えている。液体回収装置２には回収管６の一端部が接続され、回収管６の他端部には回収ノズル５が接続されている。液体回収装置２は、回収ノズル５及び回収管６を介して空間５６の液体５０を回収する。空間５６に液体５０を満たす際、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給装置１を駆動し、供給管３及び供給ノズル４を介して空間５６に対して単位時間当たり所定量の液体５０を供給するとともに、液体回収装置２を駆動し、回収ノズル５及び回収管６を介して単位時間当たり所定量の液体５０を空間５６より回収する。これにより、投影光学系ＰＬの先端面７と基板Ｐとの間の空間５６に液体５０が配置される。
【００３５】
本実施形態において、液体５０には純水が用いられる。純水は、ＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、露光光ＥＬを例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）とした場合、この露光光ＥＬを透過可能である。
【００３６】
図２は、露光装置ＥＸの投影光学系ＰＬの下部、液体供給装置１、及び液体回収装置２などを示す正面図である。図２において、投影光学系ＰＬの最下端の光学素子６０は、先端部６０Ａが走査方向に必要な部分だけを残してＹ軸方向（非走査方向）に細長い矩形状に形成されている。走査露光時には、先端部６０Ａの直下の矩形の投影領域にマスクＭの一部のパターン像が投影され、投影光学系ＰＬに対して、マスクＭが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、ＸＹステージ５２を介して基板Ｐが＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。そして、１つのショット領域への露光終了後に、基板Ｐのステッピングによって次のショット領域が走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で各ショット領域に対する露光処理が順次行われる。本実施形態では、基板Ｐの移動方向と平行に、基板Ｐの移動方向と同一方向に液体５０が流れる。
【００３７】
図３は、投影光学系ＰＬのレンズ６０の先端部６０Ａと、液体５０をＸ軸方向に供給する供給ノズル４（４Ａ〜４Ｃ）と、液体５０を回収する回収ノズル５（５Ａ、５Ｂ）との位置関係を示す図である。図３において、レンズ６０の先端部６０Ａの形状は、Ｙ軸方向に細長い矩形状となっており、投影光学系ＰＬのレンズ６０の先端部６０ＡをＸ軸方向に挟むように、＋Ｘ側に３つの供給ノズル４Ａ〜４Ｃが配置され、−Ｘ側に２つの回収ノズル５Ａ、５Ｂが配置されている。そして、供給ノズル４Ａ〜４Ｃは供給管３を介して液体供給装置１に接続され、回収ノズル５Ａ、５Ｂは回収管４を介して液体回収装置２に接続されている。また、供給ノズル４Ａ〜４Ｃと回収ノズル５Ａ、５Ｂとをほぼ１８０°回転した配置に、供給ノズル８Ａ〜８Ｃと、回収ノズル９Ａ、９Ｂとが配置されている。供給ノズル４Ａ〜４Ｃと回収ノズル９Ａ、９ＢとはＹ軸方向に交互に配列され、供給ノズル８Ａ〜８Ｃと回収ノズル５Ａ、５ＢとはＹ軸方向に交互に配列され、供給ノズル８Ａ〜８Ｃは供給管１０を介して液体供給装置１に接続され、回収ノズル９Ａ、９Ｂは回収管１１を介して液体回収装置２に接続されている。
【００３８】
図４は、投影光学系ＰＬの支持構造を説明するための概略図である。
なお、図４では、説明を簡単にするために、液体５０、液体供給装置１、及び液体回収装置２などは省略されている。図４において、露光装置ＥＸは、投影光学系本体ＭＰＬを支持するメインフレーム４２と、メインフレーム４２及び基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５１及びＸＹステージ５２）を支持するベースフレーム４３とを備えている。投影光学系本体ＭＰＬを保持する鏡筒ＰＫの外周にはフランジ４１が設けられており、投影光学系本体ＭＰＬは、このフランジ４１を介してメインフレーム（第２支持部材）４２に支持されている。
【００３９】
メインフレーム４２とベースフレーム４３との間には防振装置４４が配置されており、この防振装置４４によって、ベースフレーム４３の振動が投影光学系本体ＭＰＬを支持するメインフレーム４２に伝わらないように、メインフレーム４２とベースフレーム４３とが分離されている。ベースフレーム４３は、クリーンルームの床面上に脚部４５を介してほぼ水平に設置されている。
【００４０】
ベースフレーム（第２ベース部材）４３上には、防振装置４６を介してステージベース（第１ベース部材）５３が支持されている。この防振装置４６によって、ベースフレーム４３の振動がステージベース５３に伝わらないように、またステージベース５３の振動がベースフレーム４３に伝わらないように、ベースフレーム４３とステージベース５３とが分離されている。
【００４１】
ステージベース５３上にはエアベアリングなどを用いて基板ステージＰＳＴが非接触支持されており、基板ステージＰＳＴは、不図示のリニアモータを用いてステージベース５３上を二次元的に移動可能となっている。ステージベース５３上には支持フレーム（第１支持部材）４７が設けられており、光学素子６０を保持する筐体（レンズセル）６１が支持フレーム４７で支持されている。このように、光学素子６０（筐体６１）を保持する支持フレーム４７と投影光学系本体ＭＰＬを支持するメインフレーム４２とは、防振装置４４、４６を介して互いの振動が伝わらないように分離されている。
【００４２】
なお、図４に示す構成において、支持フレーム４７とステージベース５３との間に防振装置４４、４６と同様の防振装置を設けてもよいし、ゴム等の弾性部材を配置して支持フレーム４７とステージベース５３との間に伝わる振動を減衰させるようにしてもよい。
【００４３】
図５は、投影光学系ＰＬの光学素子６０付近の拡大図である。
支持フレーム４７と光学素子６０を保持する筐体６１との間にはボイスコイルモータ（駆動機構）４８が配置されており、支持フレーム４７はボイスコイルモータ４８を介して筐体６１を非接触支持しており、ボイスコイルモータ４８の駆動により、筐体６１に保持された光学素子６０は、Ｚ軸方向に移動可能となっている。また、メインフレーム４２には干渉計（計測装置）７１が配置されており、筐体６１に取り付けられた測定ミラー４９ａと鏡筒ＰＫに取り付けられた測定ミラー４９ｂとからの反射光を受光して、投影光学系本体ＭＰＬと光学素子６０との間隔を計測している。ボイスコイルモータ４８を例えば互いに１２０°間隔で筐体６１と支持フレーム４７との間に３個配置して、それぞれを独自に駆動してＺ軸方向への移動と投影光学系ＭＰＬに対する傾斜とが可能に構成されている。ボイスコイルモータ４８は、干渉計７１の計測結果に基づいて、投影光学系本体ＭＰＬと光学素子６０とが所定の位置関係（所定間隔）を維持するように制御される。
【００４４】
次に、上述した露光装置ＥＸを用いてマスクＭのパターンを基板Ｐに露光する手順について説明する。
マスクＭがマスクステージＭＳＴにロードされるとともに、基板Ｐが基板ステージＰＳＴにロードされた後、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給装置１を駆動し、空間５６に対する液体供給動作を開始する。そして、矢印Ｘａ（図３参照）で示す走査方向（−Ｘ方向）に基板Ｐを移動させて走査露光を行う場合には、供給管３、供給ノズル４Ａ〜４Ｃ、回収管４、及び回収ノズル５Ａ、５Ｂを用いて、液体供給装置１及び液体回収装置２により液体５０の供給及び回収が行われる。すなわち、基板Ｐが−Ｘ方向に移動する際には、供給管３及び供給ノズル４（４Ａ〜４Ｃ）を介して液体供給装置１から液体５０が投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に供給されるとともに、回収ノズル５（５Ａ、５Ｂ）、及び回収管６を介して液体５０が液体回収装置２に回収され、光学素子６０と基板Ｐとの間を満たすように−Ｘ方向に液体５０が流れる。一方、矢印Ｘｂで示す走査方向（＋Ｘ方向）に基板Ｐを移動させて走査露光を行う場合には、供給管１０、供給ノズル８Ａ〜８Ｃ、回収管１１、及び回収ノズル９Ａ、９Ｂを用いて、液体供給装置１及び液体回収装置２により液体５０の供給及び回収が行われる。すなわち、基板Ｐが＋Ｘ方向に移動する際には、供給管１０及び供給ノズル８（８Ａ〜８Ｃ）を介して液体供給装置１から液体５０が投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に供給されるとともに、回収ノズル９（９Ａ、９Ｂ）、及び回収管１１を介して液体５０が液体回収装置２に回収され、光学素子６０と基板Ｐとの間を満たすように＋Ｘ方向に液体５０が流れる。この場合、例えば液体供給装置１から供給ノズル４を介して供給される液体５０は基板Ｐの−Ｘ方向への移動に伴って空間５６に引き込まれるようにして流れるので、液体供給装置１の供給エネルギーが小さくても液体５０を空間５６に容易に供給できる。そして、走査方向に応じて液体５０を流す方向を切り替えることにより、＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向のどちらの方向に基板Ｐを走査する場合にも、光学素子６０の先端面７と基板Ｐとの間を液体５０で満たすことができ、高い解像度及び広い焦点深度を得ることができる。
【００４５】
ここで、ボイスコイルモータ４８のコイル部を冷却して所定の温度に設定する冷却装置を設けてもよい。その場合、その冷却装置の冷媒を水とし、液体５０の温度を所定に設定する温調装置と一部を共用するようにしてもよい。
【００４６】
また、干渉計７１は、投影光学系本体ＭＰＬを保持する鏡筒ＰＫと光学素子６０を保持する筐体６１との間隔を常時監視しており、基板ステージＰＳＴの振動や液体５０の圧力変化などによって、その間隔が変化した場合には、干渉計７１の計測結果に基づいてボイスコイルモータ４８により筐体６１に保持された光学素子６０が動かされ、投影光学系本体ＭＰＬと光学素子６０との間隔（位置関係）が所定状態に維持される。
【００４７】
このように、本実施形態においては、投影光学系本体ＭＰＬを支持するメインフレーム４２と光学素子６０を保持する支持フレーム４７とが振動的に分離されており、光学素子６０に伝わった振動が投影光学系本体ＭＰＬに伝わることを防止できる。また、光学素子６０は、ボイスコイルモータ４８を介して支持フレーム４７に非接触支持され、支持フレーム４７からの振動が遮断されているため、Ｘ軸及びＹ軸方向の位置が安定しているばかりでなく、ボイスコイルモータ４８によってＺ軸方向の位置が制御されているので、投影光学系本体ＭＰＬに対して光学素子６０を所望状態に位置決めできる。したがって、投影光学系ＰＬの光学素子６０と基板Ｐとの間を液体５０で満たして液浸露光を実行する場合にも、パターン像の劣化を起こすことなく、所望のパターン像を基板Ｐ上に形成することができる。また、基板ステージＰＳＴをモニタする干渉計５５やマスクステージＭＳＴをモニタする干渉計（不図示）とともに用いられる参照ミラーが鏡筒ＰＫに設けられている場合には、光学素子６０の振動が鏡筒ＰＫに伝わらないので、各干渉計の計測誤差を防止することができる。
【００４８】
なお、測定ミラーを投影光学系本体ＭＰＬと筐体６１とのそれぞれに複数設け、投影光学系本体ＭＰＬと筐体６１との間隔のみならず、相対傾斜やＸ軸方向、及びＹ軸方向の相対位置を計測するようにしてもよい。また、その計測結果に基づいて、ボイスコイルモータ４８によって光学素子６０を傾斜させたり、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に移動するようにしてもよい。また、本実施形態においては、光学素子６０を動かす構成であるが、投影光学系本体ＭＰＬを動かすようにしてもよい。また、光学素子６０の変動によって基板Ｐ上に投影されるパターン像の投影状態（結像状態）が変化する場合には、投影光学系本体ＭＰＬを構成する複数の光学部材の一部を動かして、その投影状態の変化を補正するようにしてもよい。
【００４９】
またさらに、上述の第１実施形態においては、計測装置として干渉計システム（４９ａ，４９ｂ，７１）を用いているが、投影光学系本体ＭＰＬと光学素子６０との位置関係が所定の精度で計測できるものであれば、別の方式の計測装置を用いてもよい。例えば、鏡筒ＰＫと筐体６１とのそれぞれに配置された計測マークの相対的な位置情報を光学的に計測する計測装置を上述の干渉計システムの代わりに使用することもできる。
【００５０】
図６は、投影光学系の支持構造の別の形態を示す概略図である。
本実施形態においては、光学素子６０を保持した筐体６１を支持する支持フレーム４７′がベースフレーム４３に取り付けられている点が、図４を参照して説明した投影光学系の支持構造の実施形態と異なっている。本実施形態においても、投影光学系本体ＭＰＬを支持するメインフレーム４２と光学素子６０を保持する支持フレーム４７′とが振動的に分離されており、光学素子６０に伝わった振動が投影光学系本体ＭＰＬに伝わることがなく、また投影光学系本体ＭＰＬと光学素子６０との位置関係が所定状態に維持されているので、投影光学系ＰＬの光学素子６０と基板Ｐとの間を液体５０で満たして液浸露光を実行する場合にも、パターン像の劣化を起こすことなく、所望のパターン像を基板Ｐ上に形成することができる。
【００５１】
なお、投影光学系本体ＭＰＬと光学素子６０とが振動的に分離されていれば、それぞれの支持部材（フレーム）は、上述の各実施形態に限定されるものではない。
また、上記実施形態において、筐体６１は、１つの光学素子６０のみを保持するようになっているが、光学素子６０を含む複数の光学素子を保持するようにしてもよい。また、上述の実施形態においては、光学素子６０と、マスクＭと光学素子６０との間の投影光学系本体ＭＰＬとの二群に投影光学系ＰＬを分けているが、三群以上に分離するようにしてもよいし、光学素子６０を含む第１群を、その第１群と隣り合わない群との相対位置を所定状態に維持するようにしてもよい。
【００５２】
上記各実施形態において、上述したノズルの形状は特に限定されるものでなく、例えば先端部６０Ａの長辺について２対のノズルで液体５０の供給又は回収を行うようにしてもよい。なお、この場合には、＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向のどちらの方向からも液体５０の供給及び回収を行うことができるようにするため、供給ノズルと回収ノズルと上下に並べて配置してもよい。
【００５３】
（露光装置の第２実施形態）
図７は、本発明に係る露光装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。
図７において、露光装置ＥＸ２は、マスクＭ２を支持するマスクステージＭＳＴ２と、基板Ｐ２を支持する基板ステージＰＳＴ２と、マスクステージＭＳＴ２に支持されているマスクＭ２を露光光ＥＬ２で照明する照明光学系ＩＬ２と、露光光ＥＬ２で照明されたマスクＭ２のパターン像を基板ステージＰＳＴ２に支持されている基板Ｐ２に投影露光する投影光学系ＰＬ２と、露光装置ＥＸ２全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴ２とを備えている。更に、露光装置ＥＸ２は、マスクステージＭＳＴ２及び投影光学系ＰＬ２を支持するメインコラム１０３を備えている。メインコラム１０３は、床面に水平に載置されたベースプレート４上に設置されている。メインコラム１０３には、内側に向けて突出する上側段部（上側支持部）１０３Ａ及び下側段部（下側支持部）１０３Ｂが形成されている。
【００５４】
本実施形態の露光装置ＥＸ２は、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であって、基板Ｐ２上に液体１０１を供給する液体供給機構１１０と、基板Ｐ２上の液体１０１を回収する液体回収機構１２０とを備えている。露光装置ＥＸ２は、少なくともマスクＭ２のパターン像を基板Ｐ２上に転写している間、液体供給機構１１０から供給した液体１０１により投影光学系ＰＬ２の投影領域ＡＲ１を含む基板Ｐ２上の一部に液浸領域ＡＲ２を形成する。具体的には、露光装置ＥＸ２は、投影光学系ＰＬ２の先端部（終端部）の光学部材（光学素子）１０２と基板Ｐ２の表面との間に液体１０１を局所的に満たし、この投影光学系ＰＬ２と基板Ｐ２との間の液体１０１及び投影光学系ＰＬ２を介してマスクＭ２のパターン像を基板Ｐ２上に投影することによって、この基板Ｐ２を露光する。
【００５５】
本実施形態では、露光装置ＥＸ２としてマスクＭ２と基板Ｐ２とを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつ、マスクＭ２に形成されたパターンを基板Ｐ２に露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、投影光学系ＰＬ２の光軸ＡＸ２と一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭ２と基板Ｐ２との同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は、半導体ウエハ上に感光性材料であるフォトレジストを塗布したものを含み、「マスク」は、基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。
【００５６】
照明光学系ＩＬ２は、メインコラム１０３の上部に固定された支持コラム１０５により支持されている。照明光学系ＩＬ２は、マスクステージＭＳＴ２に支持されているマスクＭ２を露光光ＥＬ２で照明するものであり、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬ２を集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、及び露光光ＥＬ２によるマスクＭ２上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。マスクＭ２上の所定の照明領域は、照明光学系ＩＬ２により均一な照度分布の露光光ＥＬ２で照明される。照明光学系ＩＬ２から射出される露光光ＥＬ２としては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）等が用いられる。本実施形態においてはＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。
【００５７】
本実施形態において、液体１０１には純水が用いられる。純水は、ＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）も透過可能である。
【００５８】
マスクステージＭＳＴ２は、マスクＭ２を支持するものであって、その中央部にマスクＭ２のパターン像を通過させる開口部１３４Ａを備えている。メインコラム１０３の上側段部１０３Ａには、防振ユニット１０６を介してマスク定盤１３１が支持されている。マスク定盤１３１の中央部にも、マスクＭ２のパターン像を通過させる開口部１３４Ｂが形成されている。マスクステージＭＳＴ２の下面には非接触軸受である気体軸受（エアベアリング）１３２が複数設けられている。マスクステージＭＳＴ２は、エアベアリング１３２によりマスク定盤１３１の上面（ガイド面）１３１Ａに対して非接触支持されており、リニアモータ等のマスクステージ駆動機構により、投影光学系ＰＬ２の光軸ＡＸ２に垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。マスクステージＭＳＴ２上の＋Ｘ側の所定位置には移動鏡１３５が設けられている。また、移動鏡１３５に対向する位置にはレーザ干渉計１３６が設けられている。同様に、不図示ではあるが、マスクステージＭＳＴ２上の＋Ｙ側にも移動鏡が設けられ、これに対向する位置にはレーザ干渉計が設けられている。マスクステージＭＳＴ２上のマスクＭ２の２次元方向の位置、及びθＺ方向の回転角（場合によってはθＸ、θＹ方向の回転角も含む）は、レーザ干渉計１３６によりリアルタイムで計測され、計測結果は、制御装置ＣＯＮＴ２に出力される。制御装置ＣＯＮＴ２は、レーザ干渉計１３６の計測結果に基づいてマスクステージ駆動機構を駆動することでマスクステージＭＳＴ２に支持されているマスクＭ２の位置決めを行う。
【００５９】
投影光学系ＰＬ２は、マスクＭ２のパターンを所定の投影倍率βで基板Ｐ２に投影露光するものである。本実施形態において、投影光学系ＰＬ２は、投影倍率βが例えば１／４あるいは１／５の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬ２は、等倍系及び拡大系のいずれでもよい。投影光学系ＰＬ２は、その終端側（基板Ｐ２側）に配置され、液体１０１と接する光学部材（第１群）１０２と、光学部材１０２とパターンを有するマスクＭ２との間に配置された複数の光学素子を含む光学群（第２群）ＭＰＬ２とを備えている。なお、本実施形態において、第１群は光学部材１０２のみ、すなわち１つのレンズ素子（光学素子）のみを含む。レンズ素子１０２は、金属製のレンズセル（第１保持部材）ＬＳ２に保持されている。レンズセルＬＳ２は、金属製であって、レンズセルＬＳ２とレンズ素子１０２との間には不図示のばね機構が介在している。一方、光学群ＭＰＬ２は、鏡筒（第２保持部材）ＰＫ２で保持されている。レンズセルＬＳ２と鏡筒ＰＫ２とは分離している。
【００６０】
鏡筒ＰＫ２の外周部にはフランジ部ＦＬＧ２が設けられている。また、メインコラム１０３の下側段部１０３Ｂには、防振ユニット１０７を介して鏡筒定盤１０８が支持されている。そして、フランジ部ＦＬＧ２が鏡筒定盤１０８に係合することによって、光学群ＭＰＬ２を保持する鏡筒ＰＫ２が鏡筒定盤（フレーム部材）１０８に支持される。
【００６１】
レンズ素子１０２を保持したレンズセルＬＳ２は、後に詳述する結合装置１６０によって鏡筒定盤１０８に結合されており、結合装置１６０を介して鏡筒定盤１０８に支持された構成となっている。レンズセルＬＳ２に保持されたレンズ素子１０２は、結合装置１６０により、鏡筒ＰＫ２に保持された光学群ＭＰＬ２に対して可動となっている。
【００６２】
投影光学系ＰＬ２を構成する複数の光学素子のそれぞれは螢石あるいは石英で形成されており、一部の光学素子の曲面には非球面研磨が施されている。特に、レンズ素子１０２を螢石で形成すると、この螢石は、そのままでは長期間に水によって浸食されてしまうので、適当な薄膜でコートしつつ親和性を高めておく。これにより、レンズ素子１０２の液体接触面のほぼ全面に液体１０１を密着させることができ、レンズ素子１０２と基板Ｐ２との間の光路を液体１０１で確実に満たすことができる。なお、レンズ素子１０２は、水との親和性が高い石英であってもよい。また、レンズ素子１０２の液体接触面にコーティング等の親水（親液）処理を施して、液体１０１との親和性をより高める場合、液浸領域ＡＲ２から水を除去した乾燥状態においては、レンズ素子１０２の液体接触面から水分が素早く逃げるような特殊な膜構造（例えば電界を印加すると分子配列が変化したり、わずかな電流を流すると温度上昇する膜等）にしてもよい。
【００６３】
基板ステージＰＳＴ２は、基板ホルダＰＨ２を介して基板Ｐ２を吸着保持して移動可能に設けられており、その下面には複数の非接触軸受である気体軸受（エアベアリング）１４２が設けられている。ベースプレート１０４上には、防振ユニット１０９を介して基板定盤１４１が支持されている。基板ステージＰＳＴ１は、エアベアリング１４２により基板定盤１４１の上面（ガイド面）１４１Ａに対して非接触支持されており、リニアモータ等の基板ステージ駆動機構により、投影光学系ＰＬ２の光軸ＡＸ２に垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。更に、基板ステージＰＳＴ２は、Ｚ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向にも移動可能に設けられている。基板ステージ駆動機構は、制御装置ＣＯＮＴ２により制御される。基板ステージＰＳＴ２は、基板Ｐ２のフォーカス位置（Ｚ位置）及び傾斜角を制御して基板Ｐ２の表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬ２の像面に合わせ込むとともに、基板Ｐ２のＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。
【００６４】
基板ステージＰＳＴ２（基板ホルダＰＨ２）上の＋Ｘ側の所定位置には基板ステージＰＳＴ２と一体的に移動する移動鏡１８０が設けられ、鏡筒ＰＫ２の＋Ｘ側の所定位置には参照鏡（固定鏡）１８１が設けられている。また、移動鏡１８０に対向する位置にはレーザ干渉計１８２が設けられている。レーザ干渉計１８２は、移動鏡１８０に測長ビーム（測定光）を照射するとともに、参照鏡１８１に参照ビーム（参照光）をミラー１８３Ａ、１８３Ｂを介して照射する。照射した測長ビーム及び参照ビームに基づく移動鏡１８０及び参照鏡１８１それぞれからの反射光は、レーザ干渉計１８２の受光部で受光され、レーザ干渉計１８２はこれら光を干渉し、参照ビームの光路長を基準とした測長ビームの光路長の変化量、ひいては、参照鏡１８１を基準とした移動鏡１８０の位置（座標）や変位を計測する。参照鏡１８１は、鏡筒ＰＫ２に支持され、移動鏡１８０は、基板ホルダＰＨ２（基板ステージＰＳＴ２）に支持されている。同様に、不図示ではあるが、基板ステージＰＳＴ２上及び鏡筒ＰＫ２の＋Ｙ側にも移動鏡及び参照鏡が設けられ、これらに対向する位置にはレーザ干渉計が設けられている。基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計１８２によりリアルタイムで計測され、計測結果は、制御装置ＣＯＮＴ２に出力される。制御装置ＣＯＮＴ２は、レーザ干渉計１８２の計測結果に基づいてリニアモータを含む基板ステージ駆動機構を駆動することで基板ステージＰＳＴ２に支持されている基板Ｐ２の移動や位置決めを行う。
【００６５】
また、基板ステージＰＳＴ２（基板ホルダＰＨ２）上には、基板Ｐ２を囲むように補助プレート１４３が設けられている。補助プレート１４３は基板ホルダＰＨ２に保持された基板Ｐ２の表面とほぼ同じ高さの平面を有している。基板Ｐ２のエッジ領域を露光する場合にも、補助プレート１４３により投影光学系ＰＬ２の下に液体１０１を保持することができる。
【００６６】
基板ステージＰＳＴ２は、Ｘガイドステージ１４４によりＸ軸方向に移動自在に支持されている。基板ステージＰＳＴ２は、Ｘガイドステージ１４４に案内されつつＸリニアモータ１４７によりＸ軸方向に所定ストロークで移動可能である。Ｘリニアモータ１４７は、Ｘガイドステージ１４４にＸ軸方向に延びるように設けられた固定子１４７Ａと、この固定子１４７Ａに対応して設けられ基板ステージＰＳＴ２に固定された可動子１４７Ｂとを備えている。そして、可動子１４７Ｂが固定子１４７Ａに対して駆動することで基板ステージＰＳＴ２がＸ軸方向に移動する。ここで、基板ステージＰＳＴ２は、Ｘガイドステージ１４４に対してＺ軸方向に所定量のギャップを維持する磁石及びアクチュエータからなる磁気ガイドにより非接触で支持されている。基板ステージＰＳＴ２は、Ｘガイドステージ１４４に非接触支持された状態でＸリニアモータ１４７によりＸ軸方向に移動する。
【００６７】
Ｘガイドステージ１４４の長手方向両端には、このＸガイドステージ１４４を基板ステージＰＳＴ２とともにＹ軸方向に移動可能な一対のＹリニアモータ１４８が設けられている。Ｙリニアモータ１４８のそれぞれは、Ｘガイドステージ１４４の長手方向両端に設けられた可動子１４８Ｂと、この可動子１４８Ｂに対応して設けられた固定子１４８Ａとを備えている。
【００６８】
そして、可動子１４８Ｂが固定子１４８Ａに対して駆動することでＸガイドステージ１４４が基板ステージＰＳＴ２とともにＹ軸方向に移動する。また、Ｙリニアモータ１４８のそれぞれの駆動を調整することでＸガイドステージ１４４は、θＺ方向にも回転移動可能となっている。したがって、このＹリニアモータ１４８により基板ステージＰＳＴ２がＸガイドステージ１４４とほぼ一体的にＹ軸方向及びθＺ方向に移動可能となっている。
【００６９】
基板定盤１４１のＸ軸方向両側のそれぞれには、Ｘガイドステージ１４４のＹ軸方向への移動を案内するガイド部１４９が設けられている。ガイド部１４９は、ベースプレート１０４上に支持されている。一方、Ｘガイドステージ１４４の下面の長手方向両端部のそれぞれには凹形状の被ガイド部材１４５が設けられている。ガイド部１４９は、被ガイド部材１４５と係合し、ガイド部１４９の上面（ガイド面）と被ガイド部材１４５の内面とが対向するように設けられている。ガイド部１４９のガイド面には非接触軸受である気体軸受（エアベアリング）１４６が設けられており、Ｘガイドステージ１４４は、ガイド部１４９のガイド面に対して非接触支持されている。
【００７０】
図８は、液体供給機構１１０、液体回収機構１２０、及び投影光学系ＰＬ２先端部近傍を示す拡大図である。
液体供給機構１１０は、投影光学系ＰＬ２と基板Ｐ２との間へ液体１０１を供給するものであって、液体１０１を送出可能な液体供給部１１１と、液体供給部１１１に供給管１１５を介して接続され、この液体供給部１１１から送出された液体１０１を基板Ｐ２上に供給する供給ノズル１１４とを備えている。供給ノズル１１４は、基板Ｐ２の表面に近接して配置されている。液体供給部１１１は、液体１０１を収容するタンク、加圧ポンプ、及び供給する液体１０１の温度を調整する温度調整装置等を備えており、供給管１１５及び供給ノズル１１４を介して基板Ｐ２上に液体１０１を供給する。液体供給部１１１の液体供給動作は、制御装置ＣＯＮＴ２により制御され、制御装置ＣＯＮＴ２は、液体供給部１１１による基板Ｐ２上に対する単位時間あたりの液体供給量を制御可能である。
【００７１】
液体回収機構１２０は、液体供給機構１１０によって供給された基板Ｐ２上の液体１０１を回収するものであって、基板Ｐ２の表面に近接して配置された回収ノズル１２１と、回収ノズル１２１に回収管１２４を介して接続された液体回収部１２５とを備えている。液体回収部１２５は、吸引ポンプ、及び回収した液体１０１を収容可能なタンク等を備えている。液体回収部１２５に回収された液体１０１は、例えば廃棄されたり、あるいはクリーン化されて液体供給部１１１等に戻され再利用される。
【００７２】
基板Ｐ２上に液浸領域ＡＲ２を形成する際、制御装置ＣＯＮＴ２は、液体供給部１１１を駆動し、供給管１１５及び供給ノズル１１４を介して単位時間当たり所定量の液体１０１を供給するとともに、液体回収部１２５を駆動し、回収ノズル１２１及び回収管１２４を介して単位時間当たり所定量の液体１０１を回収する。これにより、投影光学系ＰＬ２の終端部のレンズ素子１０２と基板Ｐ２との間に液体１０１の液浸領域ＡＲ２が形成される。
【００７３】
なお、図７及び図８の一部断面図に示すように、液体供給機構１１０及び液体回収機構１２０は、鏡筒定盤１０８に対して分離して支持されている。これにより、液体供給機構１１０及び液体回収機構１２０で生じた振動が、鏡筒定盤１０８を介して投影光学系ＰＬ２に伝わることがない。
【００７４】
図９は、液体供給機構１１０及び液体回収機構１２０と投影光学系ＰＬ２の投影領域ＡＲ１との位置関係を示す平面図である。投影光学系ＰＬ２の投影領域ＡＲ１は、Ｙ軸方向に細長い矩形状（スリット状）となっており、その投影領域ＡＲ１をＸ軸方向に挟むように、＋Ｘ側に３つの供給ノズル１１４Ａ〜１１４Ｃが配置され、−Ｘ側に２つの回収ノズル１２１Ａ、１２１Ｂが配置されている。そして、供給ノズル１１４Ａ〜１１４Ｃは供給管１１５を介して液体供給部１１１に接続され、回収ノズル１２１Ａ、１２１Ｂは、回収管１２４を介して液体回収部１２５に接続されている。また、供給ノズル１１４Ａ〜１１４Ｃと回収ノズル１２１Ａ、１２１Ｂとをほぼ１８０°回転した配置に、供給ノズル１１４Ａ’〜１１４Ｃ’と、回収ノズル１２１Ａ’、１２１Ｂ’とが配置されている。供給ノズル１１４Ａ〜１１４Ｃと回収ノズル１２１Ａ’、１２１Ｂ’とはＹ軸方向に交互に配列され、供給ノズル１１４Ａ’〜１１４Ｃ’と回収ノズル１２１Ａ、１２１ＢとはＹ軸方向に交互に配列され、供給ノズル１１４Ａ’〜１１４Ｃ’は、供給管１１５’を介して液体供給部１１１に接続され、回収ノズル１２１Ａ’、１２１Ｂ’は、回収管１２４’を介して液体回収部１２５に接続されている。
【００７５】
図１０は、レンズセルＬＳ２と鏡筒定盤１０８とを結合する結合装置１６０を示す斜視図である。
結合装置１６０は、アクチュエータユニット１６２をそれぞれ有する複数のリンク部１６１を並列に設けたパラレルリンク機構により構成されている。本実施形態において、結合装置１６０は６つのリンク部１６１からなる６自由度パラレルリンク機構であり、レンズセルＬＳ２は、キネマティックに支持されている。本実施形態において、リンク部１６１は、２つずつをペアとしてほぼ１２０°間隔で配置されている。なお、６つのリンク部１６１は、等間隔で配置されてもよいし、不等間隔で配置されてもよい。
【００７６】
リンク部１６１は、レンズセルＬＳ２に球面軸受１６３を介して連結された第１連結部材１６４と、鏡筒定盤１０８に球面軸受１６５を介して連結された第２連結部材１６６とを備えている。第１、第２連結部材１６４、１６６は、軸状部材であり、アクチュエータユニット１６２を構成する筒状部材１６７に対して軸方向に移動可能に設けられている。そして、アクチュエータユニット１６２の駆動により、第１、第２連結部材１６４、１６６は、アクチュエータユニット１６２の筒状部材１６７に対して軸方向に可動であり、これによりリンク部１６１は球面軸受１６３と球面軸受１６５との間隔を維持、あるいは変更（伸縮）することができる。
【００７７】
結合装置１６０は、リンク部１６１のそれぞれを伸縮させることによって、鏡筒定盤１０８に対するレンズセルＬＳ２の姿勢を維持、調整可能である。このとき、光学群ＭＰＬ２を保持した鏡筒ＰＫ２は、鏡筒定盤１０８に支持されており、レンズ素子１０２は、レンズセルＬＳ２に保持されているため、結合装置１６０は、リンク部１６１のそれぞれを伸縮させることによって、実質的に光学群ＭＰＬ２に対するレンズ素子１０２の姿勢を維持、調整可能である。
【００７８】
図１１は、リンク部１６１の断面図である。
図１１において、リンク部１６１は、筒状部材１６７と、筒状部材１６７に対して移動可能（出没可能）に設けられた軸状部材である第１、第２連結部材１６４、１６６とを備えている。第１、第２連結部材１６４、１６６の先端部１６４Ａ、１６６Ａのそれぞれには球面軸受１６３、１６５が設けられている。第１、第２連結部材１６４、１６６のそれぞれと筒状部材１６７との間には、非接触軸受である気体軸受（エアベアリング）１６８、１６９がそれぞれ介在している。なお、非接触軸受として磁気などを利用した他方式のベアリングを用いることもできる。エアベアリング１６８は、筒状部材１６７の内面のうち第１連結部材１６４と対向する位置において軸方向に２つ並んで設けられている。同様に、エアベアリング１６９も、筒状部材１６７の内面のうち第２連結部材１６６と対向する位置において軸方向に２つ並んで設けられている。これらエアベアリング１６８、１６９は、筒状部材１６７の内面に沿って筒状に設けられている。エアベアリング１６８、１６９には、筒状部材１６７内部に形成された流路１７０を介して、気体供給源１７１より圧搾気体（エア）が供給される。第１、第２連結部材１６４、１６６はエアベアリング１６８、１６９により筒状部材１６７に対して非接触支持されている。
【００７９】
第１連結部材１６４と筒状部材１６７との間には、第１連結部材１６４を駆動する駆動機構として第１ボイスコイルモータ１７２が配置されている。本実施形態において、筒状部材１６７の内面に沿って第１ボイスコイルモータ１７２を構成するコイル部１７２Ａが設けられ、第１連結部材１６４の外周面に沿ってマグネット部１７２Ｂが設けられている。そして、第１ボイスコイルモータ１７２の駆動によりローレンツ力を発生して、筒状部材１６７に非接触支持されている第１連結部材１６４がその軸方向に移動可能となっている。
【００８０】
同様に、第２連結部材１６６と筒状部材１６７との間には、第２連結部材１６６を駆動する駆動機構として第２ボイスコイルモータ１７３が配置されている。第２ボイスコイルモータ１７３を構成するコイル部１７３Ａが筒状部材１６７の内面に沿って設けられ、マグネット部１７３Ｂが第２連結部材１６６の外周面に沿って設けられている。そして、第２ボイスコイルモータ１７３の駆動によりローレンツ力を発生して、筒状部材１６７に非接触支持されている第２連結部材１６６がその軸方向に移動可能となっている。
【００８１】
リンク部１６１は、ボイスコイルモータ１７２、１７３によりローレンツ力を用いて第１、第２連結部材１６４、１６６を移動することにより、第１連結部材１６４の先端部１６４Ａと第２連結部材１６６の先端部１６６Ａとの距離を変えることができる。すなわち、リンク部１６１は、伸縮可能である。
【００８２】
第１連結部材１６４と第２連結部材１６６とは非接触に連結されており、その間の空間部１７４は、筒状部材１６７に形成された流路１７５を介してバキューム装置１７６に接続している。
【００８３】
バキューム装置１７６の駆動により空間部１７４は、負圧に設定される。これにより、第１連結部材１６４にレンズセルＬＳが連結され、第２連結部材１６６に鏡筒定盤１０８が連結された状態において、レンズセルＬＳ２及び第１連結部材１６４の自重等により第１連結部材１６４が第２連結部材１６６に対して離れる方向に力を受けても、それに抗して非接触に連結されている第１連結部材１６４と第２連結部材１６６との間に引っ張り合う力が働くことになる。なお、投影光学系ＰＬ２を上下逆さにしてレンズセルＬＳ２を保持する場合には、第１連結部材１６４と第２連結部材１６６との間の空間部１７４は陽圧化すればよい。
【００８４】
第１連結部材１６４の後端部１６４Ｂ、すなわち第１連結部材１６４のうち空間部１７４に配置された所定位置には、筒状部材１６７に対する第１連結部材１６４の位置情報を計測する位置計測装置である第１エンコーダ１７７が設けられている。同様に、第２連結部材１６６の後端部１６６Ｂ、すなわち第２連結部材１６６のうち空間部１７４に配置された所定位置には、筒状部材１６７に対する第２連結部材１６６の位置情報を計測する位置計測装置である第２エンコーダ１７８が設けられている。第１、第２エンコーダ１７７、１７８それぞれの計測結果は制御装置ＣＯＮＴ２に出力される。ここで、第１エンコーダ１７７により、第１連結部材１６４と筒状部材１６７との相対位置情報が計測され、第２エンコーダ１７８により、第２連結部材１６６と筒状部材１６７との相対位置情報が計測されるので、制御装置ＣＯＮＴ２は、これら第１、第２エンコーダ１７７、１７８の計測結果に基づいて、第２連結部材１６６に対する第１連結部材１６４の位置情報を求めることができる。このとき、第１連結部材１６４は、レンズ素子１０２を保持するレンズセルＬＳ２に連結されており、第２連結部材１６６は、光学群ＭＰＬ２を保持する鏡筒ＰＫ２を支持する鏡筒定盤１０８に連結されている。したがって、制御装置ＣＯＮＴ２は、第２連結部材１６６に対する第１連結部材１６４の位置情報を求めることで、実質的に鏡筒定盤１０８（光学群ＭＰＬ２）に対するレンズセルＬＳ２（レンズ素子１０２）の位置情報を求めることができる。
【００８５】
そして、制御装置ＣＯＮＴ２は、６つのリンク部６２のそれぞれに設けられている第１、第２エンコーダ１７７、１７８の計測結果に基づいて、鏡筒定盤１０８（光学群ＭＰＬ２）に対するレンズセルＬＳ２（レンズ素子１０２）の姿勢情報を求めることができる。
【００８６】
本実施形態では、リンク部１６１を伸縮させる際（第１連結部材１６４の先端部１６４Ａと第２連結部材１６６の先端部１６６Ａとの距離を変える際）、第１ボイスコイルモータ１７２のみを駆動し、第２ボイスコイルモータ１７３は、駆動しない。そして、第１連結部材１６４がエアベアリング１６８により筒状部材１６７に対して非接触支持されているため、第１連結部材１６４の先端部１６４Ａと第２連結部材１６６の先端部１６６Ａとの距離を変えるために、ボイスコイルモータ１７２を駆動したとき、その与えた力積を筒状部材１６７の質量で除した量だけ、筒状部材１６７が第１連結部材１６４の移動方向とは反対の方向に移動する。この筒状部材１６７の移動により、第１連結部材１６４を移動するための、あるいは第１連結部材１６４の移動後の姿勢を保つためのボイルコイルモータ１７２の駆動に伴う反力が相殺される。すなわち、この筒状部材１６７は、所謂カウンタマスとしての機能を有している。カウンタマスとしての筒状部材１６７の作用により、第１連結部材１６４を介してレンズセルＬＳ２を動かしたことにより生じる振動が吸収され、その振動が鏡筒定盤１０８に伝わらないようになっている。
【００８７】
また、例えば、液体１０１を介してレンズセルＬＳ２に力が加わった際には、レンズセルＬＳ２の姿勢を保つため、すなわち第１連結部材１６４が動かないようにするためにボイスコイルモータ１７２が駆動する。このとき、ボイスコイルモータ１７２が第１連結部材１６４に力を与えた方向とは逆方向に筒状部材１６７が移動して、ボイスコイルモータ１７２の駆動に伴う反力が相殺される。この場合にも、筒状部材１６７の作用により、レンズセルＬＳ２に生じた振動が吸収され、その振動が鏡筒定盤１０８に伝導するのを防止できる。
【００８８】
次に、上述した露光装置ＥＸ２を用いてマスクＭ２のパターンを基板Ｐ２に露光する手順について説明する。
マスクＭ２がマスクステージＭＳＴ２にロードされるとともに、基板Ｐ２が基板ステージＰＳＴ２にロードされた後、制御装置ＣＯＮＴ２は、液体供給機構１１０の液体供給部１１１を駆動し、供給管１１５及び供給ノズル１１４を介して単位時間あたり所定量の液体１０１を基板Ｐ２上に供給する。また、制御装置ＣＯＮＴ２は、液体供給機構１１０による液体１０１の供給に伴って液体回収機構１２０の液体回収部１２５を駆動し、回収ノズル１２１及び回収管１２４を介して単位時間あたり所定量の液体１０１を回収する。これにより、投影光学系ＰＬ２の先端部のレンズ素子１０２と基板Ｐ２との間に液体１０１の液浸領域ＡＲ２が形成される。そして、制御装置ＣＯＮＴ２は、照明光学系ＩＬ２によりマスクＭ２を露光光ＥＬ２で照明し、マスクＭ２のパターンの像を投影光学系ＰＬ２及び液体１０１を介して基板Ｐ２に投影する。
【００８９】
走査露光時には、投影領域ＡＲ１にマスクＭ２の一部のパターン像が投影され、投影光学系ＰＬ２に対して、マスクＭ２が−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、基板ステージＰＳＴ２を介して基板Ｐ２が＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。そして、１つのショット領域への露光終了後に、基板Ｐ２のステッピングによって次のショット領域が走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で各ショット領域に対する露光処理が順次行われる。本実施形態では、基板Ｐ２の移動方向と平行に、基板Ｐ２の移動方向と同一方向に液体１０１を流すように設定されている。つまり、矢印Ｘａ２（図９参照）で示す走査方向（−Ｘ方向）に基板Ｐ２を移動させて走査露光を行う場合には、供給管１１５、供給ノズル１１４Ａ〜１１４Ｃ、回収管１２４、及び回収ノズル１２１Ａ、１２１Ｂを用いて、液体供給機構１１０及び液体回収機構１２０による液体１０１の供給及び回収が行われる。すなわち、基板Ｐ２が−Ｘ方向に移動する際には、供給ノズル１１４（１１４Ａ〜１１４Ｃ）より液体１０１が投影光学系ＰＬ２と基板Ｐ２との間に供給されるとともに、回収ノズル１２１（１２１Ａ、１２１Ｂ）より基板Ｐ２上の液体１０１が回収され、投影光学系ＰＬ２の先端部のレンズ素子１０２と基板Ｐとの間を満たすように−Ｘ方向に液体１０１が流れる。一方、矢印Ｘｂ２（図９参照）で示す走査方向（＋Ｘ方向）に基板Ｐを移動させて走査露光を行う場合には、供給管１１５’供給ノズル１１４Ａ’〜１１４Ｃ’、回収管１２４’、及び回収ノズル１２１Ａ’、１２１Ｂ’を用いて、液体供給機構１１０及び液体回収機構１２０による液体１０１の供給及び回収が行われる。すなわち、基板Ｐが＋Ｘ方向に移動する際には、供給ノズル１１４’（１１４Ａ’〜１１４Ｃ’）より液体１０１が投影光学系ＰＬ２と基板Ｐ２との間に供給されるとともに、回収ノズル１２１’（１２１Ａ’、１２１Ｂ’）より基板Ｐ２上の液体１０１がその周囲の気体ともに回収され、投影光学系ＰＬ２の先端部のレンズ素子１０２と基板Ｐ２との間を満たすように＋Ｘ方向に液体１０１が流れる。この場合、例えば供給ノズル１１４を介して供給される液体１０１は、基板Ｐ２の−Ｘ方向への移動に伴ってレンズ素子１０２と基板Ｐ２との間に引き込まれるようにして流れるので、液体供給機構１１０（液体供給部１１１）の供給エネルギーが小さくても液体１０１をレンズ素子１０２と基板Ｐ２との間に容易に供給できる。そして、走査方向に応じて液体１０１を流す方向を切り替えることにより、＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向のどちらの方向に基板Ｐ２を走査する場合にも、レンズ素子１０２と基板Ｐ２との間を液体１０１で満たすことができ、高い解像度及び広い焦点深度を得ることができる。
【００９０】
ここで、走査露光するための基板ステージＰＳＴ２のＸＹ方向への移動やフォーカス・レベリング調整のためのＺ軸方向及び傾斜方向（θＸ、θＹ方向）への移動により基板Ｐ２側で生じる振動成分が、液浸領域ＡＲ２の液体１０１を介してレンズ素子１０２に伝わる場合がある。また、基板Ｐ２を走査した場合、液浸領域ＡＲ２の液体１０１の粘性抵抗によりレンズ素子１０２を動かす場合も考えられる。その場合、投影光学系ＰＬ２と液体１０１とを介して基板Ｐ２上に投影されるパターン像が劣化してしまう可能性がある。
【００９１】
ところが、液体１０１と接するレンズ素子１０２と光学群ＭＰＬ２とを、レンズセルＬＳ２及び鏡筒ＰＫ２のそれぞれで分離して保持するようにしたので、レンズ素子１０２と光学群ＭＰＬ２とを振動に関して分離することができる。したがって、レンズ素子１０２に伝わった振動が、光学群ＭＰＬ２に伝わることを抑制できる。
【００９２】
レンズ素子１０２に振動が作用したとき、レンズ素子１０２が動いて光学群ＭＰＬ２との相対位置を変動させ、それに伴ってパターン像の劣化を招くおそれがある。このとき、結合装置１６０を構成するリンク部１６１に設けられた第１、第２エンコーダ１７７、１７８の計測結果に基づいて、制御装置ＣＯＮＴ２は、光学群ＭＰＬ２に対するレンズ素子１０２の姿勢情報を求める。
【００９３】
制御装置ＣＯＮＴ２は、その求めた姿勢情報に基づいて各リンク部１６１の第１ボイスコイルモータ１７２を駆動することにより、光学群ＭＰＬ２に対するレンズ素子１０２の位置（姿勢）を所望状態に維持することができる。つまり、制御装置ＣＯＮＴ２は、第１、第２エンコーダ１７７、１７８の計測結果に基づいて、光学群ＭＰＬ２に対するレンズ素子１０２の姿勢を所望状態に維持するために第１ボイスコイルモータ１７２を駆動するフィードバック制御を行う。これにより、レンズ素子１０２に振動が作用してそのレンズ素子１０２が動いて光学群ＭＰＬに対する相対位置を変動させようとしても、光学群ＭＰＬ２とレンズ素子１０２との位置関係を常に一定に保つことができ、レンズ素子１０２の振動が光学群ＭＰＬに伝わらないようにすることができる。
【００９４】
このとき、制御装置ＣＯＮＴ２は、６つのリンク部１６１のそれぞれに設けられているエンコーダ１７７、１７８の計測結果に基づいて演算処理を行い、光学群ＭＰＬ２に対するレンズ素子１０２のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向に関する各位置情報を求める。また、制御装置ＣＯＮＴ２は、６つのリンク部１６１のそれぞれを伸縮させることにより、光学群ＭＰＬ２に対するレンズ素子１０２のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向に関する各位置を制御する。
【００９５】
そして、第１ボイスコイルモータ１７２を駆動したときに発生する振動は、リンク部１７１に内蔵された防振機構であるカウンタマスとしての筒状部材１６７の作用により吸収されるため、光学群ＭＰＬ２に対して鏡筒定盤１０８及び鏡筒ＰＫ２を介して振動が伝わらないようにすることができる。したがって、基板Ｐ２上に投影されるパターン像の劣化を防止することができる。
【００９６】
また、光学群ＭＰＬ２及びそれらを保持する鏡筒ＰＫ２に振動が伝わらないようにすることで、基板ステージＰＳＴ２の位置情報を計測するための干渉計システムの参照鏡（固定鏡）１８１が鏡筒ＰＫ２に取り付けられていても、基板ステージＰＳＴ２の位置情報の計測、及びその計測結果に基づいた位置制御を精度良く行うことができる。
【００９７】
本実施形態では、リンク部１６１を伸縮させてレンズセルＬＳ２に保持されたレンズ素子１０２の姿勢制御を行う際、上述したように、第１ボイスコイルモータ１７２のみを駆動し、第２ボイスコイルモータ１７３は駆動しない。つまり、レンズ素子１０２の姿勢制御を行う際、第１ボイスコイルモータ１７２のみに制御用電力を供給し、第２ボイルコイルモータ１７３には電力を殆ど（あるいは全く）供給しない。そして、レンズ素子１０２の姿勢制御を行うために第１ボイスコイルモータ１７２を図１１中、例えば矢印Ｊ１側に移動した際、筒状部材１６７は矢印Ｊ２側に移動する。このとき、鏡筒定盤１０８に連結されている第２連結部材１６６は移動しない。ここで、走査露光条件によっては筒状部材１６７が例えば矢印Ｊ２方向のみに移動し続ける可能性があり、その場合、第１、第２連結部材１６４、１６６と筒状部材１６７との相対位置が大きくずれ、やがて筒状部材１６７から第１連結部材１６４が外れてしまう可能性が生じる。そこで、制御装置ＣＯＮＴ２は、第１、第２連結部材１６４、１６６と筒状部材１６７との相対位置が許容値以上にずれたとき、第２ボイスコイルモータ１７３を駆動し、筒状部材１６７の位置を補正する。ここで、第２ボイスコイルモータ１７３を駆動は、例えば基板交換時や、第１のショット領域を露光した後とその次の第２のショット領域を露光する前との間の時間など、露光動作中以外のタイミングで行えばよい。なお、露光中においてレンズ素子１０２（レンズセルＬＳ２）の姿勢制御を第１ボイスコイルモータ１７２によって行う際、バキューム装置１７６は、空間部１７４の圧力を一定に維持している。
【００９８】
本実施形態では、第１連結部材１６４と第２連結部材１６６との間の空間部１７４を負圧に設定することで、レンズセルＬＳ２及び第１連結部材１６４の自重等により第１連結部材１６４が第２連結部材１６６に対して離れる方向に力を受けても、非接触に連結されている第１連結部材１６４と第２連結部材１６６との相対位置（距離）を維持している。ここで、ボイスコイルモータ１７２、１７３に電力を供給し続けることで、レンズセルＬＳ２及び第１連結部材１６４の自重を受けることもできるが、その場合ボイスコイルモータに供給される電力量が多くなり、発熱の可能性が生じる。リンク部１６１は、投影光学系ＰＬ２の像面近傍に配置されるものであるため、発熱により基板Ｐ２上に投影されるパターン像の劣化を招く可能性がある。
【００９９】
そこで、レンズセルＬＳ２及び第１連結部材１６４の自重を、空間部１７４を負圧にすることで受けることで、ボイルコイルモータに供給する電力は、レンズセルＬＳ２（レンズ素子１０２）の姿勢制御をするための電力のみでよい。したがって、ボイスコイルモータに供給する電力量を抑えることができ、発熱の不都合を抑制することができる。
【０１００】
なお、ボイスコイルモータ１７２、１７３の発熱によるパターン像への影響を抑えるために、このボイスコイルモータ１７２、１７３を温度調整（冷却）するための温度調整装置を設けるようにしてもよい。
【０１０１】
空間部１７４を設けたことにより、その空間部１７４の気体の弾性作用によって、レンズセルＬＳ２側から鏡筒定盤１０８側に伝わろうとする振動の高周波成分を低減することができる。
【０１０２】
そして、ボイスコイルモータにより、振動の比較的低周波成分を低減することで、リンク部１６１（結合装置１６０）は、広い周波数帯域において除振効果を得ることができる。このように、ボイスコイルモータを使ったアクティブ防振（能動的防振）と、空間部１７４の気体の弾性作用を使ったパッシブ防振（受動的防振）とを組み合わせることで、レンズ素子１０２に作用した振動が光学群ＭＰＬ２に伝わることを効果的に抑えることができる。
【０１０３】
なお、空間部１７４を負圧にすることでレンズセルＬＳ２及び第１連結部材１６４の自重を受ける構成の他に、例えばバネ部材で第１連結部材１６４と第２連結部材１６６とを連結するようにしてもよい。
【０１０４】
なお、上記実施形態において、レンズセルＬＳ２は、１つのレンズ素子１０２のみを保持するようになっているが、複数のレンズ素子（光学素子）を保持するようにしてもよい。
また、第２実施形態の露光装置においても、投影光学系ＰＬを、光学素子１０２と、マスクＭと光学素子１０２との間の投影光学系本体ＭＰＬ２との二群に分けているが、三群以上に分離するようにしてもよい。
【０１０５】
なお、上記実施形態において、リンク部１６１の第２連結部材１６６は、鏡筒定盤１０８に連結されているが、他の部材、例えばコラム１０３（下側段部１０３Ｂ）に連結されてもよい。
【０１０６】
なお、上記実施形態において、レンズ素子１０２の姿勢制御（光学群ＭＰＬ２に対するアクティブ防振制御）は、エンコーダ１７７、１７８によるレンズ素子１０２の位置計測結果に基づいて行われるフィードバック制御であるが、その場合、制御に遅れが生じる可能性がある。そこで、露光前に、走査露光時における露光装置ＥＸ２や液体１０１の挙動に関する物理量を予め求め、その求めた物理量に基づいて、露光時にリンク部１６１（ボイスコイルモータ１７２）を駆動することでレンズ素子１０２の姿勢制御を行うフィードフォワード制御を採用し、アクティブ防振することも可能である。なお、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを組み合わせることも可能である。
【０１０７】
フィードフォワード制御を行う場合、予めテスト露光を行い、複数の物理量の導出を行う。すなわち、露光装置ＥＸ２の系の同定実験を行い、その系の物理量を含む動特性を求める。同定実験では、液体供給機構１１０及び液体回収機構１２０を使ってレンズ素子１０２と基板Ｐ２との間に液浸領域ＡＲ２を形成した状態で基板ステージＰＳＴ２を走査し、上記エンコーダ１７７、１７８やレーザ干渉計１８２を使って物理量を検出する。なお、同定実験中においては当然のことながらボイスコイルモータ１７２、１７３は駆動されない。検出する物理量としては、露光シーケンス中での時刻、基板Ｐ２の位置、速度、及び加速度、レンズ素子１０２の位置、速度、及び加速度、レンズ素子１０２と基板Ｐ２との相対位置、相対速度、及び相対加速度等が挙げられる。これら位置、速度、及び加速度は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の全て（６自由度）に関する値が検出される。更に、検出する物理量として、供給する液体１の量（体積、質量）等も挙げられる。同定実験で検出された上記複数の物理量は制御装置ＣＯＮＴ２に記憶される。制御装置ＣＯＮＴ２は、検出した物理量に基づいて、ボイスコイルモータ１７２（１７３）を駆動するための制御量（制御用電力）を決定し、その決定した物理量に基づいて、光学群ＭＰＬ２に対する防振を行うようにボイスコイルモータ１７２を駆動しつつ本露光を行う。このように、制御装置ＣＯＮＴ２は、ボイスコイルモータ１７２を使って、露光装置ＥＸ２自身の動特性（動作）に応じて防振を行うが可能であり、光学群ＭＰＬ２とレンズ素子１０２との位置関係を所望状態に維持することができる。
【０１０８】
ところで、上述したように、制御装置ＣＯＮＴ２は、複数のリンク部１６１のそれぞれを伸縮させることによってレンズ素子１０２の姿勢を制御可能である。そこで、制御装置ＣＯＮＴ２は、リンク部１６１を伸縮させて光学群ＭＰＬ２に対するレンズ素子１０２の姿勢を積極的に制御することで、投影光学系ＰＬ２を介して基板Ｐ２上に形成されるパターンの像を調整することができる。そして、レンズ素子１０２を駆動することで、像面、像位置、及びディストーションのうちの少なくとも１つを制御することができる。レンズ素子１０２を駆動することでパターンの像を調整することにより、例えば投影光学系ＰＬ２の像面と基板Ｐ２表面とを合致させるときに、大重量の基板ステージＰＳＴ２を駆動する構成に比べて、比較的軽量のレンズ素子１０２を駆動すればよいので、高速な応答を得ることができる。もちろんその場合、基板ステージＰＳＴ２とレンズ素子１０２との双方を駆動するようにしてもよい。
【０１０９】
上記実施形態では、６つのリンク部１６１のそれぞれに設けられたエンコーダ１７７、１７８の計測結果に基づいてレンズ素子１０２の姿勢を求める構成である。このとき、制御装置ＣＯＮＴ２は、６つのリンク部１６１のエンコーダ１７７、１７８の計測結果に基づいて演算処理を行うことでレンズ素子１０２の姿勢情報を求めるため、リンク部１６１等の装置取り付け誤差などによって位置計測誤差（演算誤差）が生じる場合がある。そこで、図１２に示すように、レーザ干渉計システムを有する計測装置１９０により、光学群ＭＰＬ２に対するレンズ素子１０２の位置情報を計測するようにしてもよい。制御装置ＣＯＮＴ２はその計測装置１９０の計測結果に基づいて、リンク部１６１それぞれを伸縮させ、レンズ素子１０２の姿勢を制御する。レーザ干渉計システムにより光学群ＭＰＬ２に対するレンズ素子１０２の位置情報を、演算処理を介さずに直接的に求めることができるので、レンズ素子１０２の位置情報を精度良く求めることができる。
【０１１０】
図１２において、計測装置（レーザ干渉計システム）１９０は、レンズセルＬＳ２の＋Ｘ側の所定位置に設けられた移動鏡１９１と、鏡筒ＰＫ２の＋Ｘ側の所定位置に設けられた参照鏡（固定鏡）１９２と、移動鏡１９１及び参照鏡１９２に対向する位置に設けられたレーザ干渉計１９３とを備えている。レーザ干渉計１９３は、移動鏡１９１に測長ビーム（測定光）を照射するとともに、参照鏡１９２に参照ビーム（参照光）を照射する。照射した測長ビーム及び参照ビームに基づく移動鏡１９１及び参照鏡１９２それぞれからの反射光は、レーザ干渉計１９３の受光部で受光され、レーザ干渉計１９３はこれら光を干渉し、参照ビームの光路長を基準とした測長ビームの光路長の変化量、ひいては、参照鏡１９２を基準とした移動鏡１９１の位置（座標）を計測する。参照鏡１９２は、鏡筒ＰＫ２に設けられ、移動鏡９１は、レンズセルＬＳ２に設けられているため、レーザ干渉計１９３は、鏡筒ＰＫ２に対するレンズセルＬＳ２のＸ軸方向の位置を計測することができる。同様に、不図示ではあるが、レンズセルＬＳ２及び鏡筒ＰＫ２の＋Ｙ側にも移動鏡及び参照鏡が設けられ、これらに対向する位置にはレーザ干渉計が設けられており、このレーザ干渉計により鏡筒ＰＫ２に対するレンズセルＬＳ２のＹ軸方向の位置を計測することができる。また、例えばレーザ干渉計１９３よりＹ軸方向に並んだ少なくとも２つのビームを移動鏡１９１及び参照鏡１９２に照射することにより、鏡筒ＰＫ２に対するレンズセルＬＳ２のθＺ方向の位置を計測することができる。
【０１１１】
更に、鏡筒ＰＫ２には、鏡筒ＰＫ２の周方向において互いに異なる複数（３箇所）の所定位置にレーザ干渉計１９４（１９４Ａ〜１９４Ｃ）がそれぞれ取り付けられている。但し、図１２には３つのレーザ干渉計１９４Ａ〜１９４Ｃのうちの１つのレーザ干渉計１９４Ａが代表的に示されている。また、レンズセルＬＳ２の上面において各レーザ干渉計１９４と対向する位置には移動鏡１９５が取り付けられており、各レーザ干渉計１９４からは、移動鏡１９５に対してＺ軸方向に平行な測長ビームが照射される。なお、レーザ干渉計１９４に対応する参照鏡は鏡筒ＰＫ２に取り付けられているか、あるいはレーザ干渉計１９４に内蔵されており、図１２には図示されていない。レーザ干渉計１９４は、鏡筒ＰＫ２に対するレンズセルＬＳ２のＺ軸方向の位置を計測することができる。また、３つのレーザ干渉計１９４それぞれの計測結果に基づいて、鏡筒ＰＫ２に対するレンズセルＬＳのθＸ、θＹ方向の位置を計測することができる。
【０１１２】
上記各レーザ干渉計の計測結果は、制御装置ＣＯＮＴ２に出力される。制御装置ＣＯＮＴ２は、上記各レーザ干渉計の計測結果、すなわち、鏡筒ＰＫ２に対するレンズセルＬＳ２のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向に関する各位置情報に基づいて、複数のリンク部１６１のそれぞれを伸縮することで、鏡筒ＰＫ２に対するレンズセルＬＳ２のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向に関する各位置を制御することができる。
【０１１３】
なお、本実施形態では、計測装置１９０は、レンズセルＬＳ２と鏡筒ＰＫ２との位置関係を計測しているが、レンズセルＬＳ２は、レンズ素子１０２を保持し、鏡筒ＰＫ２は、光学群ＭＰＬ２を保持しているため、レンズセルＬＳ２と鏡筒ＰＫ２との位置関係を計測することと、レンズ素子１０２と光学群ＭＰＬ２との位置関係を計測することとは実質的に同等である。したがって、制御装置ＣＯＮＴ２は、計測装置１９０の計測結果に基づいて、レンズ素子１０２と光学群ＭＰＬ２との位置関係を求めることができる。
なお、本実施形態におけるレーザ干渉計は所謂ダブルパス干渉計である。
【０１１４】
図１３は、干渉計１９３の概略構成図である。
なお、他の干渉計１９４、１８４等も、図１３に示す干渉計と同等の構成を有する。干渉計１９３は、光束を射出する光源２２０と、光源２２０より射出され、反射ミラー２２３を介して入射された光束を測長ビーム１９１Ａと参照ビーム１９２Ａとに分割する偏光ビームスプリッタ２２４と、偏光ビームスプリッタ２２４と移動鏡１９１との間に配置され、偏光ビームスプリッタ２２４からの測長ビーム１９１Ａが通過するλ／４板２２５（２２５Ａ、２２５Ｂ）と、偏光ビームスプリッタ２２４と参照鏡１９２との間に配置され、反射ミラー２２７を介した偏光ビームスプリッタ２２４からの参照ビーム１９２Ａが通過するλ／４板２２６（２２６Ａ、２２６Ｂ）と、移動鏡１９１で反射され偏光ビームスプリッタ２２４を介した測長ビーム１９１Ａ、及び参照鏡１９２で反射され偏光ビームスプリッタ２２４を介した参照ビーム１９２Ａのそれぞれが入射されるコーナーキューブ２２８と、偏光ビームスプリッタ２２４で合成された測長ビーム１９１Ａの反射光及び参照ビーム１９２Ａの反射光の合成光（干渉光）を受光する受光部２３０とを備えている。
【０１１５】
光源２２０から偏光ビームスプリッタ２２４に入射された光束は、測長ビーム１９１Ａと参照ビーム１９２Ａとに分割される。このうち測長ビーム１９１Ａは、λ／４板２２５Ａを通過した後、移動鏡１９１に照射される。λ／４板２２５Ａを通過することで、直線偏光の測長ビーム１９１Ａは円偏光に変換された後、移動鏡１９１に照射される。移動鏡１９１に照射された測長ビーム１９１Ａの反射光は再びλ／４板２２５Ａを通過した後、偏光ビームスプリッタ２２４に入射し、コーナーキューブ２２８に送光される。コーナーキューブ２２８を介した測長ビーム１９１Ａは、再び偏光ビームスプリッタ２２４に入射し、λ／４板２２５Ｂを通過した後、移動鏡１９１に照射される。その反射光は、λ／４板２２５Ｂを再び通過した後、偏光ビームスプリッタ２２４に入射する。一方、偏光ビームスプリッタ２２４から射出された参照ビーム１９２Ａは、反射ミラー２２７を介してλ／４板２２６Ａを通過した後、参照鏡１９２に照射される。参照ビーム１９２Ａは、円偏光にて参照鏡１９２に照射され、その反射光は、再びλ／４板２２６Ａを通過した後、偏光ビームスプリッタ２２４に入射し、コーナーキューブ２２８に送光される。コーナーキューブ２２８を介した参照ビーム１９２Ａは、再び偏光ビームスプリッタ２２４に入射し、λ／４板２２６Ｂを通過した後、参照鏡１９２に照射される。その反射光はλ／４板２２６Ｂを再び通過した後、偏光ビームスプリッタ２２４に入射される。λ／４板２２５Ｂを通過した測長ビーム１９１Ａ及びλ／４板２２６Ｂを通過した参照ビーム１９２Ａは、偏光ビームスプリッタ２２４で合成された後、受光部２３０に受光される。このように、本実施形態の干渉計１９３は、移動鏡（参照鏡）に対して測長ビーム（参照ビーム）を２回照射する所謂ダブルパス干渉計により構成されており、移動鏡１９１がたとえ傾いた場合であっても、その移動鏡１９１からの測長ビームの反射光の進行方向に変化がないという特徴を有している。
【０１１６】
図１４は、ダブルパス干渉計の模式図である。
図１４では、移動鏡１９１に照射される測長ビーム１９１Ａについてのみ図示されており、λ／４板などは省略されている。
図１４において、光源２２０から射出された光束は、反射ミラー２２３を介して偏光ビームスプリッタ２２４に入射される。測長ビーム１９１Ａは、偏光ビームスプリッタ２２４の反射面で反射した後、移動鏡１９１の反射面に照射され、その反射光は、偏光ビームスプリッタ２２４及びコーナーキューブ２２８を介して移動鏡１９１の反射面に２回照射された後、受光部２３０に受光される。このとき、移動鏡１９１の反射面の傾きがない場合（Ｙ軸に対する角度が０度である場合）、測長ビーム１９１Ａは、図１４の破線で示すように進行し、偏光ビームスプリッタ２２４から射出され受光部２３０に向かう射出光束は、偏光ビームスプリッタ２２４に対して入射する入射光束と平行となる。一方、移動鏡１９１の反射面が角度θ傾いている場合、測長ビームは、図１４の一点鎖線１９１Ａ’で示すように進行するが、この場合においても、偏光ビームスプリッタ２２４からの射出光束は、入射光束と平行となる。つまり、移動鏡１９１の反射面の傾きがある場合とない場合とでの射出光束それぞれの進行方向は同じとなる。したがって、図１５に示す模式図のように、移動鏡１９１に測長ビーム１９１Ａを１回照射する構成である場合、移動鏡１９１に傾きがあると、傾きがない状態に対してその反射光の進行方向が変化し、受光部２３０に受光されない不都合が生じるが、図１４を参照して説明したように、ダブルパス干渉計によれば、移動鏡１９１がたとえ傾いてもその反射光を受光部２３０で受光することができる。
【０１１７】
なお、図１２を参照して説明した実施形態においては、レーザ干渉計１９３、１９４を有する計測装置１９０は、鏡筒ＰＫ２とレンズセルＬＳ２との位置関係を計測しているが、レンズ素子１０２の所定位置に、照射された測長ビームを反射可能な反射面を有する反射部材を設け、その反射面にレーザ干渉計より測長ビームを照射するようにしてもよい。例えば、図１６に示すように、レンズ素子１０２のうちレーザ干渉計１９３からの測長ビームが照射される位置に反射面を有するミラー部材を取り付けたり、レーザ干渉計１９４からの測長ビームが照射される位置に金属蒸着膜を設けその膜表面を反射面としてもよい。例えばレンズセルＬＳ２とレンズ素子１０２との間にばね機構（フレクチャ）が介在している構成の場合においてレンズセルＬＳ２とレンズ素子１０２とが仮に位置ずれしたとき、図１２を参照して説明した実施形態のようにレンズセルＬＳ２の位置計測結果に基づいてパターン像を調整するためにレンズ素子１０２の姿勢を制御しようとすると、パターン像を所望の状態に制御できない可能性が生じるが、図１６に示すように、レンズ素子１０２自体に反射面を形成し、その反射面を使ってレンズ素子１０２の位置を計測することで、レンズ素子１０２の位置情報を正確に求めることができる。
【０１１８】
なお、上述の実施形態においては、計測装置１９０として干渉計システムを用いているが、別の方式の計測装置を用いてもよい。例えば、レンズセルＬＳ２に形成された計測マークの位置情報を光学的に計測する計測装置を上述の干渉計システムの代わりに使用することもできる。
【０１１９】
また、結合装置１６０によってレンズ素子１０２が移動可能なので、例えば液体１０１をレンズ素子１０２と基板Ｐ２との間に満たす際、結合装置１６０を使ってレンズ素子１０２を予め上昇して基板Ｐ２とレンズ素子１０２との距離を十分に開けておき、次いで、基板Ｐ２上に液体を配置し、その後、結合装置１６０を駆動してレンズ素子１０２を下降して基板Ｐ２とレンズ素子１０２とを接近させることで、レンズ素子１０２と基板Ｐ２との間に液浸領域ＡＲ２を形成するといったことが可能となる。この場合、レンズ素子１０２を下降する際に、レンズ素子１０２を傾斜方向から基板Ｐ２に接近（下降）することで、例えば液体１０１中に気泡が存在していた場合、その気泡を除去できる可能性がある。また、露光前において基板Ｐ２上に液体１０１を供給する際、液体供給機構１１０を使わずに、例えば液体供給機構１１０とは別の位置に設けられた液体供給装置を使って基板Ｐ２上に液体１０１を配置するといったことが可能となる。
【０１２０】
上記実施形態において、上述したノズルの形状は特に限定されるものでなく、例えば投影領域ＡＲ１の長辺について２対のノズルで液体１０１の供給又は回収を行うようにしてもよい。なお、この場合には、＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向のどちらの方向からも液体１０１の供給及び回収を行うことができるようにするため、供給ノズルと回収ノズルと上下に並べて配置してもよい。
【０１２１】
また、上述の実施形態においては、パラレルリンク機構を用いた２つの物体の結合装置を、レンズセルＬＳ２の支持に用いているが、これに限らず、基板ホルダＰＨ２の支持などに用いるようにしてもよい。
【０１２２】
上述したように、上記各実施形態における液体５０、１０１は、純水により構成されている。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板Ｐ、Ｐ２上のフォトレジストや光学素子（レンズ）等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板Ｐ、Ｐ２の表面、及び投影光学系ＰＬ、ＰＬ２の先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。
【０１２３】
そして、波長が１９３ｎｍ程度の露光光ＥＬ、ＥＬ２に対する純水（水）の屈折率ｎは、ほぼ１．４４であるため、露光光ＥＬ、ＥＬ２の光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた場合、基板Ｐ、Ｐ２上では１／ｎ、すなわち約１３４ｎｍに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍、すなわち、約１．４４倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬ、ＰＬ２の開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。
【０１２４】
本実施形態では、投影光学系ＰＬ、ＰＬ２の先端にレンズ６０、１０２が取り付けられているが、投影光学系ＰＬ、ＰＬ２の先端に取り付ける光学素子としては、投影光学系ＰＬ、ＰＬ２の光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露光光ＥＬを透過可能な平行平面板であってもよい。
【０１２５】
なお、各実施形態の液体５０、１０１は、水であるが、水以外の液体であってもよい、例えば、露光光ＥＬ、ＥＬ２の光源がＦ２レーザである場合、このＦ２レーザ光は水を透過しないので、この場合、液体５０、１０１としては、Ｆ２レーザ光を透過可能な、例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系の液体を用いればよい。また、液体５０、１０１としては、その他にも、露光光ＥＬ、ＥＬ２に対する透過性があって、できるだけ屈折率が高く、投影光学系ＰＬ、ＰＬ２や基板Ｐ、Ｐ２表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの（例えばセダー油）を用いることも可能である。
【０１２６】
なお、上記各実施形態の基板Ｐ、Ｐ２としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
【０１２７】
また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬ、ＰＬ２と基板Ｐ、Ｐ２との間を局所的に液体で満たす露光装置を採用しているが、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置にも本発明を適用可能である。
【０１２８】
露光装置ＥＸ、ＥＸ２としては、マスクＭ、Ｍ２と基板Ｐ、Ｐ２とを同期移動してマスクＭ、Ｍ２のパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭ、Ｍ２と基板Ｐ、Ｐ２とを静止した状態でマスクＭ、Ｍ２のパターンを一括露光し、基板Ｐ、Ｐ２を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明は、基板Ｐ、Ｐ２上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
【０１２９】
また、本発明は、ウエハ等の被処理基板を別々に載置してＸＹ方向に独立に移動可能な２つのステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平１０−１６３０９９号及び特開平１０−２１４７８３号（対応米国特許６，３４１，００７、６，４００，４４１、６，５４９，２６９及び６，５９０，６３４）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１）あるいは米国特許６，２０８，４０７に開示されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、それらの開示を援用して本文の記載の一部とする。
【０１３０】
露光装置ＥＸ、ＥＸ２の種類としては、基板Ｐ、Ｐ２に半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【０１３１】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージＰＳＴ、ＭＳＴは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。ステージにリニアモータを用いた例は、米国特許５，６２３，８５３及び５，５２８，１１８に開示されており、それぞれ本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、これらの文献の記載内容を援用して本文の記載の一部とする。
【０１３２】
各ステージＰＳＴ、ＰＳＴ２、ＭＳＴ、ＭＳＴ２の駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ、電磁力により各ステージＰＳＴ、ＰＳＴ２、ＭＳＴ、ＭＳＴ２を駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージＰＳＴ、ＰＳＴ２、ＭＳＴ、ＭＳＴ２に接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージＰＳＴ、ＰＳＴ２、ＭＳＴ、ＭＳＴ２の移動面側に設ければよい。
【０１３３】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。この反力の処理方法は、例えば、米国特許５，５２８，１１８（特開平８−１６６４７５号公報）に詳細に開示されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、この文献の記載内容を援用して本文の記載の一部とする。
【０１３４】
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。この反力の処理方法は、例えば、米国特許第５，８７４，８２０（特開平８−３３０２２４号公報）に詳細に開示されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、この文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【０１３５】
本実施形態の露光装置ＥＸ、ＥＸ２は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。
【０１３６】
各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は、温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０１３７】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１７に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明は、投影光学系と基板との間を液体で満たし、前記投影光学系と前記液体とを介して前記基板上にパターン像を投影することによって前記基板を露光する露光装置であって、前記投影光学系は、前記液体と接する光学部材を含む第１群と、その第１群とは異なる第２群とを含み、その第１群と第２群とは振動的に分離して支持されるので、投影光学系と基板との間に液体を満たした状態においても、パターン像の劣化を抑えることができ、高い精度を有するデバイスを製造することができる。
【符号の説明】
【０１３９】
４２・・・メインフレーム（第２支持部材）、４７・・・支持フレーム（第１支持部材）、
４８・・・ボイスコイルモータ（駆動機構）、５０、１０１・・・液体、
６０・・・光学部材、第１群、１０２・・・第１群、
１０８・・・鏡筒定盤（第２物体）、フレーム部材）、１６０・・・結合装置、連結機構、
パラレルリンク機構、１６１・・・リンク部（防振機構）、パラレルリンク機構、
１６７、１７２、１７３、１７４・・・防振機構、
１１０・・・液体供給機構（液浸機構）、１２０・・・液体回収機構（液浸機構）、
ＡＲ２・・・液浸領域、ＥＸ、ＥＸ２・・・露光装置、
ＬＳ２・・・レンズセル（第１物体、第１保持部材）、
ＭＰＬ、ＭＰＬ２・・・投影光学系本体（第２群）、Ｐ、Ｐ２・・・基板、
ＰＫ２・・・鏡筒（第２保持部材）、ＰＬ、ＰＬ２・・・投影光学系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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